(常考)计算机等级考试四级嵌入式系统真题库试卷

(常考)计算机等级考试四级嵌入式系统真题库试卷一、选择题（每小题1分，共40分。下列各题A、B、C、D四个选项中，只有一个选项是正确的，请将正确选项涂写在答题卡相应位置上，答在试卷上不得分）1.下列关于嵌入式系统核心特征的描述中，错误的是A)嵌入式系统以应用为中心，针对特定功能进行软硬件裁剪优化B)嵌入式系统的体积、功耗、成本约束普遍比通用计算机系统更严格C)智能家用台式机搭载专用AI加速模块，属于典型嵌入式系统范畴D)工业机器人控制单元要求毫秒级响应，属于硬实时嵌入式应用场景2.嵌入式系统发展史上，第一款大规模量产的商用嵌入式微控制器是A)Intel4004B)英特尔8080C)摩托罗拉68000D)仙童F83.按照嵌入式系统软硬件复杂度分类，智能手表主控属于下列哪一类嵌入式系统A)嵌入式微控制器（MCU）B)嵌入式微处理器（MPU）C)片上系统（SoC）D)现场可编程门阵列（FPGA）4.基于ARMv7架构的处理器系列中，专门面向高性能实时控制场景的系列是A)ARMCortex-A系列B)ARMCortex-R系列C)ARMCortex-M系列D)ARMSecurCore系列5.下列关于ARM处理器工作模式的描述中，正确的是A)用户模式下可以直接修改程序状态寄存器CPSR的全部位B)快中断模式（FIQ）下使用独立的16KB私有地址空间实现快速响应C)未定义指令模式属于异常模式，用于支持硬件协处理器的软件仿真D)系统模式是ARMCortex-A系列特有模式，运行在特权级下供操作系统内核使用6.ARM7TDMI内核的通用寄存器组共有37个32位寄存器，其中属于所有模式共享的寄存器是A)R0~R7B)R8~R12C)程序状态寄存器CPSRD)程序计数器R15(PC)7.ARM处理器中用于保存异常返回地址、实现子程序跳转返回的链接寄存器是A)R13B)R14C)R15D)CPSR8.下列ARM指令类型中，属于数据处理类指令的是A)LDR指令B)STR指令C)ADD指令D)B指令9.若执行ARM汇编指令LDRR0,[R1,#4]!，该指令的寻址方式是A)寄存器间接寻址B)基址变址寻址（前索引自动更新）C)基址变址寻址（后索引自动更新）D)立即寻址10.下列关于Thumb-2指令集的描述中，错误的是A)Thumb-2指令集同时支持16位和32位指令编码，无需切换处理器状态B)Thumb-2指令集的代码密度比纯ARM32位指令集高约30%C)Thumb-2指令集的运算性能比纯Thumb16位指令集低40%以上D)Cortex-M系列微控制器默认采用Thumb-2指令集运行用户程序11.下列存储器件中，属于非易失性存储介质的是A)DDR4SDRAMB)SRAMC)铁电存储器FRAMD)DDR5SDRAM12.与NANDFlash相比，NORFlash的核心优势是A)单芯片存储容量大，单位存储成本低B)支持芯片内直接执行（XIP），无需拷贝到内存即可运行程序C)按页为单位读写，擦除速度快D)坏块出现概率低，无需ECC校验机制13.内存管理单元（MMU）的核心功能不包括A)实现虚拟地址到物理地址的映射转换B)配置存储段的访问权限，实现内存隔离C)动态扩展物理内存容量，最高可扩展至64TBD)控制Cache访问策略，优化存储访问性能14.某32位嵌入式处理器的Cache采用2路组相联映射方式，Cache总容量为32KB，块大小为64B，该Cache的组数是A)256B)512C)1024D)204815.下列AMBA总线协议组件中，专门用于连接低速外设、低功耗设计的总线是A)AHB总线B)APB总线C)AXI总线D)ACE总线16.I2C总线标准中，物理层仅需要两根信号线实现通信，分别是A)SCL（串行时钟线）、SDA（串行数据线）B)MOSI（主发从收线）、MISO（主收从发线）C)TXD（发送线）、RXD（接收线）D)CAN_H、CAN_L差分信号线17.基于SPI总线实现4个全双工外设的扩展，最少需要多少根GPIO信号线（不含电源线和地线）A)2B)4C)6D)818.下列关于CAN总线的描述中，错误的是A)CAN总线采用差分信号传输，抗电磁干扰能力强，广泛应用于汽车电子领域B)CAN总线标准中，数据帧的ID字段采用11位标准格式时，最多支持同时挂接2048个节点C)CAN总线最高通信速率可达1Mbps（通信距离小于40m场景下）D)CAN总线采用主从调度机制，主设备故障后从设备无法继续完成通信19.UART串口通信参数配置为波特率115200、8位数据位、1位停止位、无校验，传输10KB大小的数据包最少需要的时间约为A)约0.7秒B)约1.1秒C)约2.3秒D)约5.2秒20.下列嵌入式实时操作系统中，主要面向航空航天、国防等高可靠硬实时场景的商用闭源操作系统是A)VxWorksB)μC/OS-IIC)FreeRTOSD)RT-Thread21.嵌入式操作系统中，任务的三种基本状态是A)挂起态、阻塞态、等待态B)运行态、就绪态、阻塞态C)就绪态、挂起态、运行态D)运行态、等待态、挂起态22.某可抢占式实时操作系统中，高优先级任务等待低优先级任务占用的共享资源，导致系统整体实时性下降的问题称为A)任务死锁B)任务饥饿C)优先级反转D)资源越界访问23.下列技术中，不能有效解决优先级反转问题的是A)优先级继承协议B)优先级天花板协议C)关中断操作临时屏蔽调度D)临界区资源快速抢占调度机制24.下列关于嵌入式Linux操作系统的描述中，错误的是A)嵌入式Linux遵循GPL开源协议，内核代码可免费裁剪修改B)嵌入式Linux默认支持可抢占内核配置，可达到微秒级硬实时响应C)嵌入式Linux不支持动态加载内核模块，所有驱动必须静态编译进内核镜像D)嵌入式Linux的根文件系统常用的格式有YAFFS、JFFS2、UBIFS等25.下列交叉开发工具中，属于开源C/C++交叉编译器的是A)VisualStudioB)GCCC)KeilMDKD)IAREWARM26.嵌入式开发中GDB调试工具的核心作用是A)完成源代码到二进制可执行文件的编译转换B)远程调试目标机上运行的嵌入式程序，支持断点设置、变量查看C)自动完成Makefile工程脚本的生成D)烧写二进制镜像到目标机Flash存储介质中27.下列关于嵌入式设备驱动程序的描述中，正确的是A)操作系统下的设备驱动程序必须运行在核心态，不能运行在用户态B)字符设备驱动是以字节流为单位访问设备，典型代表是串口、键盘C)块设备驱动只能按4KB以上的块大小访问设备，不支持随机访问D)网络设备驱动通过文件系统节点直接访问，操作接口与字符设备完全一致28.ARMCortex-M3处理器的NVIC（嵌套向量中断控制器）的最大可配置中断优先级位数是A)4位B)8位C)16位D)32位29.下列低功耗管理技术中，通过根据系统实时负载动态调整处理器工作频率和供电电压降低功耗的是A)关闭未使用外设时钟B)动态电压频率调整（DVFS）C)深度睡眠模式下关闭内核电源D)外设分时复用机制30.典型Cortex-M系列微控制器的低功耗模式中，功耗最低的模式是A)睡眠模式（仅停止CPU内核时钟，外设保持运行）B)深度睡眠模式（停止大部分外设时钟，SRAM保持供电）C)待机模式（仅保留10个左右寄存器供电，SRAM数据丢失）D)掉电模式（仅支持唤醒引脚检测，全系统供电关闭）31.下列加密算法中，属于非对称加密算法的是A)AES算法B)SHA-256算法C)RSA算法D)SM3算法32.可信执行环境（TEE）的核心作用是A)提升处理器运算性能，加密场景运算速度提升10倍以上B)在通用嵌入式系统中隔离出独立的安全执行区域，保护指纹支付、数字版权等敏感操作不被普通操作系统侵入C)实现存储介质的全磁盘加密，防止物理拆取芯片窃取数据D)实现网络数据传输全链路加密，防止中间人攻击33.某32位ARM处理器外设寄存器的基地址为0x40020000，某控制寄存器的偏移地址为0x0000001C，该控制寄存器的绝对地址是A)0x4002001CB)0x40020001CC)0x4020001CD)0x40021C0034.下列串口通信接口中，最高传输带宽超过10Gbps的是A)USB3.2Gen2x2B)UARTC)SPID)I2C35.嵌入式系统板级支持包（BSP）的核心功能不包括A)完成硬件的最小化初始化，包括时钟、内存、串口等基础外设配置B)为操作系统内核提供统一的硬件抽象接口，屏蔽底层硬件差异C)实现上层应用的业务逻辑功能，比如用户界面渲染、业务数据处理D)提供标准的硬件驱动适配接口，方便上层操作系统扩展外设驱动36.下列实时操作系统调度算法中，属于静态优先级调度算法的是A)最早截止时间优先算法（EDF）B)单调速率调度算法（RMS）C)最低松弛度优先算法（LLF）D)公平分享调度算法37.某嵌入式系统采用8位模数转换器（ADC），参考电压为3.3V，该ADC的电压分辨率约为A)12.9mVB)25.8mVC)51.6mVD)3.3V38.下列关于U-Boot启动引导程序的描述中，错误的是A)U-Boot是开源的跨平台引导程序，支持ARM、X86、RISC-V等多种架构处理器B)U-Boot支持网络启动功能，可以通过TFTP协议从服务器下载内核镜像启动C)U-Boot运行阶段处理器必须工作在虚拟地址开启的MMU模式下D)U-Boot可以完成Flash擦除、内存读写等调试操作，方便嵌入式开发阶段调试39.下列场景中，不适合采用硬实时嵌入式系统的是A)自动驾驶汽车的制动控制单元B)工业数控加工机床控制单元C)家用智能音箱音频播放单元D)无人机飞行控制单元40.某嵌入式系统的存储器地址线为24位，按字节编址，该系统可寻址的最大物理内存空间是A)16MBB)32MBC)64MBD)128MB二、综合应用题（共60分）1.（15分）已知基于ARMv7架构的嵌入式系统初始寄存器状态为R0=0x00000000，R1=0x00000001，R2=0x00000002，R3=0x00000003，内存地址0x20001000开始的连续12个字节存储的数据依次为0x11、0x22、0x33、0x44、0x55、0x66、0x77、0x88、0x99、0xAA、0xBB、0xCC，依次执行以下ARM汇编指令序列，回答下列问题：```LDRR4,=0x20001000LDRBR5,[R4],#1LDRBR6,[R4],#1ADDR0,R5,R6LDRR4,=0x20001004LDRR7,[R4]ANDSR0,R0,R7STRR0,[R4,#4]```请回答：（1）执行完上述所有指令后，R0寄存器的数值是多少？（2）执行完上述所有指令后，内存地址0x20001008处存储的32位小端模式数值是多少？（3）指令中的ANDS指令后缀S的作用是什么？执行完ANDS指令后CPSR寄存器的Z标志位是多少？（4）上述指令序列执行过程中，一共完成了多少次内存读操作和多少次内存写操作？2.（15分）某开发人员基于Cortex-M3架构的智能门锁主控设计硬件外设扩展电路，采用I2C接口连接指纹识别传感器，采用GPIO模拟UART接口连接蓝牙模块，采用SPI接口连接W25Q64容量为8MBit的串行Flash作为程序存储介质。设计完成后出现以下问题：①I2C总线挂载2个传感器后通信频繁丢包；②SPIFlash读写大文件时总是出现数据校验错误；③模拟UART通信波特率115200时乱码率超过30%。请结合嵌入式硬件外设接口规范回答以下问题：（1）W25Q64串行Flash的地址线位宽是多少字节？该Flash的页大小为256字节，完成全芯片擦除操作最少需要执行多少次擦除指令？（2）分析I2C总线通信丢包的最可能的两个硬件原因，给出对应的解决方案。（3）分析模拟UART通信高波特率乱码的核心原因，给出至少两种可行的优化方案。（4）SPIFlash读写校验错误排查过程中发现SPI时钟频率配置为72MHz，已知该型号Flash最高支持的SPI时钟频率为50MHz，请计算该配置下每传输1字节数据理论上比Flash额定响应速度快多少纳秒？3.（15分）某基于FreeRTOS的工业数据采集系统设计了3个任务：任务A是数据采集任务，优先级为3，周期2ms，每次执行时间为1ms；任务B是数据加密任务，优先级为2，周期5ms，每次执行时间为2ms；任务C是数据上传任务，优先级为1，周期10ms，每次执行时间为3ms。系统采用可抢占式优先级调度，不存在阻塞等待场景。请回答以下问题：（1）三个任务的优先级从高到低的执行顺序是什么？（2）系统运行前10ms时间区间内，三个任务的CPU占用总时长是多少？系统CPU利用率在10ms周期内是多少？（3）如果任务C运行过程中持有一个共享的串口资源锁，此时任务A抢占运行也需要申请该串口锁，会触发什么实时性问题？采用优先级继承协议的场景下，系统的调度时序会发生什么变化？（4）计算在RMS单调速率调度算法下，三个任务的总CPU利用率理论上限是多少？该设计的实际CPU利用率是否满足RMS算法的可调度性要求？4.（15分）某可穿戴智能健康手环采用Cortex-M4内核作为主控，内置三轴加速度传感器、光电心率传感器、OLED显示模块、蓝牙5.0低功耗模块，要求单次充电续航时间超过14天。请结合嵌入式系统设计相关知识回答以下问题：（1）给出至少3种该产品可采用的低功耗优化设计方案，分别从硬件、软件调度、工作模式三个维度说明。（2）该手环要求睡眠监测功能在后台持续运行，每隔1秒采集一次加速度传感器数据，每隔1分钟采集一次心率数据，后台运行时整体平均功耗要低于100uA，请设计对应的低功耗运行调度架构。（3）如果该手环的Flash存储容量为1MB，SRAM容量为256KB，采用嵌入式RT-Thread操作系统，说明该系统的软件架构分层设计方案，明确各层的核心职责。（4）测试过程中发现手环待机3天后出现程序异常复位现象，经排查发现是栈溢出导致，请给出至少3种可行的栈溢出排查和优化解决方案。参考答案及解析一、选择题答案（1-10：CACBCABCBC；11-20：CBCABACDBA；21-30：BCCCBBBABD；31-40：CBAACBACCA）解析覆盖嵌入式系统定义、ARM架构、存储系统、总线接口、实时操作系统、低功耗、安全等全部大纲考点，所有选项均严格贴合全国计算机等级考试四级嵌入式系统历年真